Thermal stability of morpholine additive in the steam-water cycle of CANDU-PHW nuclear power plants

Authors


Abstract

The thermal decomposition of morpholine, an additive used in the steam-water cycles of nuclear power plants, was studied using a laboratory high-pressure reactor. The measured decomposition rate constants are 2.67, 8.73 and 21.25 × 10−7 s−1 at 260, 280 and 300°C respectively. The kinetics were found to be first-order and the activation energy was 131.9 kJ/mol. Ammonia, ethanolamine, 2-(2-aminoethoxy) ethanol, methylamine, ethylamine, ethylene glycol, and acetic and glycolic acids were identified as the major breakdown products. The decomposition route proposed was validated in the field by tracking these breakdown products in water samples taken at Gentilly 2 power plant.

Abstract

La décomposition thermique de la morpholine, un additif ajouté dans les cycles eau-vapeur des centrales nucléaires, a été étudiée en laboratoire dans un réacteur haute-pression. Les constantes de vitesse de la réaction sont respectivement 2.67, 8.73 et 21.25 × 10−7 s−1 aux températures de 260, 280 et 300°C. La cinétique est du premier ordre et l'énergie d'activation de 131.9 kJ/mol. L'ammoniac, l'éthanolamine, l'amino-2 éthoxy éthanol, la méthylamine, l'éthylamine, l'éthylèene glycol et les acides acétique et glycolique ont été identifiés comme principaux produits de décomposition. Un schéma réactionnel est proposé et il a été validé en retraçant ces composés dans les échantillons d'eau prélevés à la centrale nucléaire Gentilly 2.

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